一种氧化铁颜料及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化铁颜料及其生产方法，方法包括：1)配置含有络合剂、惰性盐、pH值在7.0‑13.0之间的反应液，向其中加入废铁或亚铁化合物或三价铁化合物，溶解后分离其中杂质，得到含铁溶液；2)向含铁溶液中通入含氧气体，使含铁溶液中的亚铁被氧化为氧化铁黄或氧化铁红或氧化铁黑沉淀，分离得到氧化铁颜料与反应母液；其中络合剂是甲胺、乙胺、乙二胺、丙二胺、乙醇胺、咪唑、二乙三胺、三乙四胺、乙二胺四乙酸、乙二胺二乙酸、氨三乙酸、谷氨酸、缬氨酸、组氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、苏氨酸、甘氨酸、赖氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺中的一种或两种。

Iron oxide pigment and process for producing the same

The invention discloses an iron oxide pigment and its production method. The method comprises the steps of: 1) configuration containing complexing agent and inert salt and pH value in the reaction liquid between 13 and 7, which added to the scrap ferrous or ferric compounds or compounds dissolved after the separation of impurities, containing iron solution; 2) oxygen containing gas to pass into the iron containing solution, the solution of ferrous iron is oxidized to ferric iron oxide red or yellow or black iron oxide and iron oxide pigment precipitation, isolated from the reaction solution; wherein the complexing agent is methylamine, ethylamine, ethylenediamine, C two amine, ethanolamine, imidazole, two B three amine, triethyl amine, four EDTA ethylenediamine, two acetic acid, ammonia three acetic acid, glutamic acid, valine, histidine, aspartic acid, alanine, proline, serine, phenylalanine, arginine, threonine, glycine, One or two of lysine, asparagine, and glutamine.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铁颜料及其生产方法
本专利技术属于化学领域，具体属于一种氧化铁颜料及其生产方法。
技术介绍
氧化铁颜料包括氧化铁红、铁黑、铁黄、铁棕、透明氧化铁等颜料。氧化铁颜料以其颜色多、色谱广、无毒、价廉的特点，广泛应用于涂料、建材、塑料、电子、烟草、光学玻璃抛光剂、医药、高级精磨材料、宠物饲料添加剂等行业中。其中氧化铁黄是氧化铁颜料中的重要组成。国内目前生产铁黄主要有湿法空气氧化法、催化法、苯胺法三种方法。1)湿法空气氧化法我国氧化铁黄大部分是湿法采用湿法空气氧化法生产。其中湿法工艺包括酸法与碱法两种。酸法又称为晶种法，细分为铁皮法和滴加法两种工艺，酸法制备铁黄主要分二步进行：(1)采用FeSO4·7H2O、NaOH或NH3·H2O、空气氧化制备晶种；(2)用晶种、FeS04、铁皮、空气进行二步氧化产出铁黄。此处，NaOH或NH3·H2O是用作沉淀剂，与FeSO4反应生成氢氧化亚铁沉淀；空气用作氧化剂；铁皮是与FeSO4氧化过程中所产生的硫酸反应，提供反应体系中所需的亚铁离子，维持溶液的pH值。反应过程为：4FeSO4+O2+6H2O→4FeOOH(氧化铁黄)+4H2SO44H2SO4+4Fe→4FeSO4+4H2在二步氧化中若通过滴加硫酸亚铁溶液代替铁皮，并滴加氨水或氢氧化钠中和氧化过程中产生的酸，则这种方法称为滴加法。反应过程为：4FeSO4+O2+8NaOH→4FeOOH(氧化铁黄)+2H2O+4Na2SO42)氧化法生产氧化铁黄利用氯酸钠等作氧化剂，控制一定的硫酸亚铁的浓度、反应温度、时间和pH值，将Fe2+氧化为Fe3+最终转化为氧化铁黄。3)苯胺法苯胺法生产过程中用铁屑还原硝基苯生成铁黄。目前氧化铁黄颜料大多采用晶种法生产：1)首先使用硫酸亚铁与碱反应，在一定碱比R值(R＝2OH-/Fe2+)下生成氢氧化亚铁胶体，随后通入空气氧化，将氢氧化亚铁胶体氧化为氧化铁黄晶种。2)在氧化铁黄晶种的基础上，不断补充硫酸亚铁(滴加法)或铁皮(铁皮法)并通入空气，控制pH值在一定范围内，使氧化铁黄晶种不断长大，最终得到合格的氧化铁黄。采用硫酸亚铁为原料的滴加法生产氧化铁黄的过程中，首先硫酸亚铁需要预先精制，除去其中的杂质，以免这些杂质影响氧化铁黄的品质。之后晶种二步氧化过程需要消耗价值较高的氨水或氢氧化钠中和氧化过程中产生的酸，产生价值较低的硫酸钠或硫酸铵废水，其中消耗的碱(氨水或氢氧化钠)与硫酸亚铁的摩尔比为2：1。硫酸亚铁在氧化为氧化铁黄的过程中会产生硫酸，溶液中缺少缓冲物质，为维持溶液pH值的稳定(pH值约2.5-4.0之间)，因此在二步氧化过程中需要不断补充碱维持溶液pH值，其中产品氧化铁黄是固体，碱与硫酸中和得到硫酸盐必须是可溶性硫酸盐，因此综合成本考虑，只能使用氢氧化钠或氨水作为中和硫酸的碱使用。采用铁皮为原料的铁皮法生产氧化铁黄的过程中，铁皮作为原料直接转化为氧化铁黄，期间没有过滤等除杂过程，铁皮的杂质会全部转移到氧化铁黄产品中，因此需要质量较高的铁皮，一般使用低碳铁皮，以保证氧化铁黄产品的品质。在晶种法生产氧化铁黄的二步氧化过程中，溶液呈现酸性，亚铁离子在酸性环境中相比碱性环境还原性较弱，因此亚铁离子被空气氧化所需的时间较长，一般需要30-60小时才可完成氧化铁黄的合成。氧化法生产氧化铁黄需要消耗大量的氧化剂，例如氯酸钠，相比使用空气作为氧化剂的晶种法生产成本明显较高。因此，现有氧化铁黄的生产过程中，为保证氧化铁黄的质量，原料硫酸亚铁需要预先精制除去杂质或选用杂质较少的低碳铁皮作为原料，限制了氧化铁黄的原料来源。并且使用硫酸亚铁为原料的滴加法中，必须使用氨水或氢氧化钠作为碱中和二步氧化过程产生的酸。最后因亚铁离子氧化较慢，氧化铁黄的生产周期很长，需要30-60小时才可完成。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺点，本专利技术主要解决氧化铁黄原料硫酸亚铁、铁皮质量要求较高的问题。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种氧化铁颜料的生产方法，包括：1)配置含有络合剂、惰性盐、pH值在7.0-13.0之间的反应液，向其中加入废铁或亚铁化合物或三价铁化合物，溶解后分离其中杂质，得到含铁溶液；2)向含铁溶液中通入含氧气体，使含铁溶液中的亚铁被氧化为氧化铁黄或氧化铁红或氧化铁黑沉淀，分离得到氧化铁颜料与反应母液；其中络合剂是甲胺、乙胺、乙二胺、丙二胺、乙醇胺、咪唑、二乙三胺、三乙四胺、乙二胺四乙酸、乙二胺二乙酸、氨三乙酸、谷氨酸、缬氨酸、组氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、苏氨酸、甘氨酸、赖氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺中的一种或两种。优选的是，步骤2)中，进一步还包括：配置与反应母液成分相同的溶液或使用反应母液作为底液，并向其中通入含氧气体，含铁溶液通过滴加或分批加入的方式，在0.1-40小时内加入母液中，并继续反应0.1-40小时，得到氧化铁黄或氧化铁红或氧化铁黑沉淀，分离得到氧化铁颜料与反应母液。优选的是，步骤1)中，废铁是铁含量在80％以上的金属铁，亚铁化合物是硫酸亚铁、氯化亚铁、氧化亚铁、硝酸亚铁中的一种或几种，三价铁化合物是硫酸铁、氯化铁、硝酸铁中的一种或几种，含氧气体是氧气、富氧空气、空气以及其他含有氧气的气体中的一种，惰性盐是钠、钾、铵离子的硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、氯化物、乙酸盐、磷酸盐中的一种或几种。优选的是，步骤1)、步骤2)中反应温度在0-110℃之间，并使用有机碱、无机碱、有机酸、无机酸控制步骤1)、步骤2)中的溶液pH值在7.0-13.0之间，络合剂浓度为0.1-5.0mol/L，惰性盐浓度不超过4.5mol/L，含铁溶液中铁离子浓度为0.01-5.0mol/L，含氧气体温度在0-110℃之间，湿度在5-90％之间，每分钟含氧气体通气量/溶液体积的比值不超过10。更为优选的是，使用氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸、盐酸、硝酸控制步骤1)、步骤2)中的溶液pH值在7.0-13.0之间。优选的是，步骤1)中，还包括：加入氧化剂或催化剂，以促使金属铁更快的溶解。优选的是，所述氧化剂是氯酸盐、双氧水、硝酸盐、高氯酸盐、氯酸盐中的一种或几种，所述催化剂是铜盐、镍盐、铂盐、金盐、银盐、钴盐中的一种或几种，氧化剂与催化剂的浓度均不超过3.5mol/L。优选的是，步骤2)中，还包括：向溶液中加入不超过100g/L的晶种或其他可以产生晶核的物质，所述晶种是采用已公开方法合成的氧化铁黄或氧化铁红或氧化铁黑晶种，所述其他可以产生晶核的物质是铜、锌、铅、镉、镍、钴、铝、钡化合物中的一种或几种。优选的是，在步骤1)或步骤2)中，还包括：加入表面活性剂，包括阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子型表面活性剂，其中表面活性剂加入量不超过10g/L。优选的是，所述表面活性剂是硬脂酸、油酸、月桂酸、季铵盐、椰油酞胺丙基甜菜碱、十二烷基氨基丙酸、异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚乙烯毗咯烷酮、辛基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。优选的是，步骤2)中，还包括：向反应母液中加入氧化钙或氧化钡，使反应母液中过多的硫酸根转化成硫酸钙或硫酸钡沉淀，得到脱硫反应母液，脱硫反应母液可以返本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铁颜料的生产方法，其特征在于，包括：1)配置含有络合剂、惰性盐、pH值在7.0‑13.0之间的反应液，向其中加入废铁或亚铁化合物或三价铁化合物，溶解后分离其中杂质，得到含铁溶液；2)向含铁溶液中通入含氧气体，使含铁溶液中的亚铁被氧化为氧化铁黄或氧化铁红或氧化铁黑沉淀，分离得到氧化铁颜料与反应母液；其中络合剂是甲胺、乙胺、乙二胺、丙二胺、乙醇胺、咪唑、二乙三胺、三乙四胺、乙二胺四乙酸、乙二胺二乙酸、氨三乙酸、谷氨酸、缬氨酸、组氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、苏氨酸、甘氨酸、赖氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺中的一种或两种。

【技术特征摘要】
1.一种氧化铁颜料的生产方法，其特征在于，包括：1)配置含有络合剂、惰性盐、pH值在7.0-13.0之间的反应液，向其中加入废铁或亚铁化合物或三价铁化合物，溶解后分离其中杂质，得到含铁溶液；2)向含铁溶液中通入含氧气体，使含铁溶液中的亚铁被氧化为氧化铁黄或氧化铁红或氧化铁黑沉淀，分离得到氧化铁颜料与反应母液；其中络合剂是甲胺、乙胺、乙二胺、丙二胺、乙醇胺、咪唑、二乙三胺、三乙四胺、乙二胺四乙酸、乙二胺二乙酸、氨三乙酸、谷氨酸、缬氨酸、组氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、苏氨酸、甘氨酸、赖氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺中的一种或两种。2.根据权利要求1所述的氧化铁颜料的生产方法，其特征在于，步骤2)中，进一步还包括：配置与反应母液成分相同的溶液或使用反应母液作为底液，并向其中通入含氧气体，含铁溶液通过滴加或分批加入的方式，在0.1-40小时内加入母液中，并继续反应0.1-40小时，得到氧化铁黄或氧化铁红或氧化铁黑沉淀，分离得到氧化铁颜料与反应母液。3.根据权利要求1所述的氧化铁颜料的生产方法，其特征在于，步骤1)中，废铁是铁含量在80％以上的金属铁，亚铁化合物是硫酸亚铁、氯化亚铁、氧化亚铁、硝酸亚铁中的一种或几种，三价铁化合物是硫酸铁、氯化铁、硝酸铁中的一种或几种，含氧气体是氧气、富氧空气、空气以及其他含有氧气的气体中的一种，惰性盐是钠、钾、铵离子的硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、氯化物、乙酸盐、磷酸盐中的一种或几种。4.根据权利要求1、2所述的氧化铁颜料的生产方法，其特征在于，步骤1)、步骤2)中反应温度在0-110℃之间，并使用有机碱、无机碱、有机酸、无机酸控制步骤1)、步骤2)中的溶液pH值在7.0-13.0之间，络合剂浓度为0.1-5.0mol/L，惰性盐浓度不超过4.5mol/L，含铁溶液中铁离子浓度为0.01-5.0mol/L，含氧气体温度在0-110℃之间，湿度在5-90％之间，每分钟含氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，任佳楠，武占月，
申请(专利权)人：北京中金瑞丰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11